某高原铁路板块缝合带地段选线理念及实践

某高原铁路线路穿越金沙江、澜沧江和班公湖-怒江等板块缝合带,受特殊的构造背景影响,缝合带内断裂活动、高地应力、高地温、构造混杂岩带以及山地灾害等工程地质问题十分突出,给线路方案选择、重大工程选址以及防灾减灾均带来了前所未有的挑战。因此,有必要对板块缝合带工程地质特征及选线理念进行系统梳理。研究结论:(1)线路穿越板块缝合带时,应遵循“正穿越、短穿越”,以及“走高、走边、走硬”的选线理念,以降低隧道埋深、优化辅助坑道设置条件,从而降低隧道工程风险和实施难度。(2)缝合带内表生不良地质问题同样突出,当面临明暗线方案选择时,应充分开展技术经济综合比选。(3)应充分评估跨大江大河不良地质体堵江风险以及岸坡稳定性问题,必要时采用大跨高桥以降低桥梁以及两侧隧道工程风险。(4)结论可为区域内其他复杂艰险山区铁路勘察设计提供参考。

龙木错—双湖—吉塘板块缝合带与青藏高原冈瓦纳北界

青藏高原上冈瓦纳北界的讨论由来已久,随着基础地质研究程度的提高,羌塘地区成为解决冈瓦纳北界问题的关键地区。根据对缝合带的研究,青藏高原发育三条大规模的印支期缝合带,并将青藏高原分为三大板块:昆仑—秦岭缝合带以北为塔里木—华北板块,昆仑—秦岭缝合带与龙木错—双湖—吉塘缝合带之间为扬子板块,龙木错—双湖—吉塘缝合带以南为冈瓦纳板块。西金乌兰—金沙江缝合带是发育在扬子板块内部的印支期缝合带,班公湖—怒江和印度河—雅鲁藏布江缝合带是发育在冈瓦纳大陆框架下新特提斯阶段的缝合带,构不成冈瓦纳北界。文中简要介绍龙木错—双湖—吉塘缝合带的基本事实,着重阐述该缝合带对冈瓦纳板块和扬子板块的基底、沉积盖层与生物地理、沉积建造和构造运动等方面的制约。在青藏高原印支期主要板块缝合带的对比研究基础上,笔者认为龙木错—双湖—吉塘缝合带作为青藏高原上冈瓦纳大陆的北界是符合客观实际的。

西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带的最后闭合时间——来自吉林大玉山花岗岩体的证据

颗粒锆石UPb同位素年龄测定表明,位于西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带上的吉林大玉山花岗岩体形成于晚二叠世末期,并非以前认为的加里东期。岩石学、元素和同位素地球化学研究表明,岩体属于高钾钙碱性I型花岗岩,岩浆来源于加厚地壳底部基性玄武质岩石的部分熔融作用,属同碰撞型花岗岩,是板块碰撞拼合的直接岩浆岩证据。结合该区呼兰群变质作用的研究成果认为,兴蒙造山带东段的西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带应于二叠纪末期最终闭合。

青藏高原龙木错-双湖板块缝合带与羌塘古特提斯洋演化记录

龙木错-双湖缝合带、西金乌兰-金沙江缝合带和昆仑-秦岭缝合带是青藏高原上3条主要的晚三叠世板块缝合带,目前的研究资料表明后2条缝合带不具备冈瓦纳北界的基本要素。简要介绍了龙木错-双湖缝合带中有关古特提斯洋存在的基本事实,即早古生代洋壳残片、二叠纪蛇绿岩、泥盆纪—二叠纪放射虫硅质岩、各类不同性质的增生岩片、2种类型的构造混杂岩带和蛇绿混杂岩盖层体系的时代与性质等,已有的资料初步确定羌塘古特提斯洋盆演化的时限为晚泥盆世到晚三叠世。认为龙木错-双湖缝合带是青藏高原上古特提斯洋消亡的主要场所,是恢复和反演青藏高原早期形成演化的最重要的窗口,也是地学界几十年关注的冈瓦纳大陆的北界。

青藏高原中西部板块缝合带航磁特征

在青藏高原上发现的几条板块缝合带 ,均能见到以基性超基性岩为主的蛇绿岩分布 ,它们中的多数在青藏高原中西部 1∶10 0万航磁图上都有不同程度的反映 ,按其分布特征大致可分为 3类 。

藏北龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带发现晚石炭世—早二叠世洋岛型岩石组合

天泉群岛出露于龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带的中西段,也是目前该缝合带上所发现的第一套洋岛型岩石组合。通过野外踏勘、剖面测制等对天泉群岛进行了较为详细的研究,结果显示,天泉群岛由9个孤立、岩石组合不同的洋岛组成,其中独泉沟洋岛、屏风岭洋岛的洋岛组分齐全,见玄武岩、灰岩、砾岩、硅质岩等,其他洋岛的洋岛组分不全。天泉群岛与展金组复理石沉积为整合接触,表明其形成时代为晚石炭世—早二叠世。天泉群岛的厘定,说明龙木错—双湖—澜沧江大洋在晚石炭世—早二叠世仍具有成熟的洋壳。该项研究进一步丰富了龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带的演化内容,为反演区域地质演化历史提供了依据。

金沙江板块缝合带戛金雪山地区灰岩块体的成因

金沙江板块缝合带戛金雪山地区的灰岩块体具有以下特点:(1)在整条缝合带上,灰岩块体集中分布于戛金雪山地区;(2)灰岩块体形态奇特,没有明显的优选方位,块体内与围岩的构造变形截然不同;(3)自下而上的地层序列是火山岩系-火山碎屑灰岩-生物碎屑灰岩;(4)由岩石化学成分判别的结果表明,灰岩块体之下的火山岩为洋岛火山岩。据此认为,戛金雪山地区的灰岩块体井非混杂堆积中的外来岩块,而是随洋壳俯冲而拼贴于消减带上的洋岛碳酸盐岩。

勉略带是古生代的板块缝合带吗?

通过专题研究、区调填图和多学科综合分析 ,从勉略带内部地层的岩性、时代、结构、古生物化石及生物古地理分区 ;蛇绿岩、超基性岩、变质火山岩的产状和地球化学特征以及它和勉略宁—摩天岭地块、扬子块、西秦岭带、佛坪块的相互关系 ,详细论述了勉略带不是显生宙时期的板块缝合带 ,不存在Pz2

横断山板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征

区域山体稳定性是刘国昌先生于20世纪60年代提出区域工程地质学的内容之一,区域山体稳定性的问题受两个区域性要素的控制,即区域稳定性工程地质的区域性与地带性要素。本文以横断山区板块缝合带构造剥蚀重力型堆积特征为主要研究对象,说明区域稳定性工程地质区域性要素与横断山区铅直地带性要素对区域山体稳定性的影响。并且进一步论述了河床深厚覆盖层具有全球性特征,及其与冰期海平面下降以及区域地壳隆升两者之间的关系。

甘孜－理塘板块缝合带研究的新进展

本文首次将甘孜－理塘板块缝合带划分为韧性剪切带及断层构造系统、古生代构造推覆体、蛇绿岩构造组合体。被动陆缘复理石建造、活动陆缘弧前沉积建造、与板块俯冲碰撞有关的花岗岩体、断陷沉积盆地和第三纪推覆构造带等边界地质体。它们形成演化与甘孜－理塘洋壳的俯冲、弧－陆碰撞、陆内会聚、断陷和平移走滑等构造活动密切相关。

拉林铁路板块缝合带隧道地应力分析

青藏高原板块缝合带为印度板块和欧亚板块两大陆块的缝合区域,带区地质条件复杂,构造运动强烈。川藏线拉林铁路几乎沿雅鲁藏布江缝合带展布,高地应力问题十分突出,但目前针对板块缝合带隧道的地应力研究相对较少。本文采用空心包体法对拉林铁路沿线隧道进行了原位地应力测量,并与成兰、兰渝和锦屏等几个典型工程的地应力进行对比分析。研究表明:拉林铁路沿线隧道埋深大,构造应力突出,总体表现为最大水平主应力>垂直主应力>最小水平主应力;平均侧压系数(1.0~1.5)分布较为集中且处于较高水平;最大主应力量值大多在20~50MPa之间,最大主应力与埋深的梯度为0.0337MPa/m,方向以北北西-北北东向为主。建议采用仰拱结构减小隧道墙脚处的应力集中现象。

川藏铁路廊道板块缝合带对软岩分布的控制效应及其工程影响

软岩长期以来都是工程建设中重点关注的对象,在具有高地应力、高温、高水压等复杂环境特点的川藏铁路廊道更是不可忽视的难题,但目前区域软岩的发育分布特征及其工程效应还未有深入的研究。本文在铁路廊道及邻区地质填图成果的基础上,结合岩体结构调查、岩石回弹测试以及微观分析,发现缝合带对软岩发育有着明显的控制效应。取得如下认识:(1)铁路廊道发育金沙江、澜沧江、怒江及雅鲁藏布江等板块缝合带,受缝合带特殊的构造活动形式与温压条件等影响,泥岩、片岩、板岩等软弱岩石及糜棱岩、碎裂岩和损伤岩带等构造软岩主要分布在缝合带内部及其边界断裂两侧;(2)板块碰撞运动控制了区域岩石建造特征,并造成岩石变形变质和构造损伤,使得岩石力学性质劣化,导致区域内软岩广泛发育;(3)川藏铁路廊道软岩工程地质问题主要有受缝合带控制的软弱岩石区段隧道工程大变形风险较高,隧道工程穿越缝合带活动性边界断裂构造软岩时易出现突水突泥灾害,软岩发育且外动力作用强烈的区段频发的山地灾害将严重威胁地表线路及临辅工程。本研究成果可为川藏铁路廊道软岩工程地质问题的预测及防治提供科学依据,也能为板块碰撞挤压作用下软岩的变形机制和工程防控技术等方面研究奠定基础。

拉林铁路板块缝合带岩爆隧道数值计算分析

岩爆是高地应力隧道工程建设中典型地质灾害之一,但针对板块缝合带这种以构造应力为主导的特殊地段隧道岩爆问题尚缺乏系统地研究。本文针对拉林铁路板块缝合带高地应力现状,采用数值模拟手段,以强度应力比法中最大主应力为标准,对隧道岩爆的控制措施,如应力释放孔布置、开挖进尺、初支和锚杆参数等不同工况下的围岩最大主应力进行了探究,研究得出:(1)应力释放孔对最大主应力控制效果可达5%~17%;且孔位布置应靠近开挖轮廓线,以斜向外插设置为宜;(2)开挖进尺对最大主应力影响不大,降幅小于1.2%;(3)其余两种措施最大主应力降低值居于上述两种措施之间。并结合现场防治措施,提出了板块缝合带地区岩爆隧道的控制措施建议。

大别-苏鲁造山带的东延及板块缝合线:郯庐-鸭绿江-延吉断裂的厘定

根据大别-苏鲁造山带北缘和吉林—黑龙江东部的三叠纪浅变质加积杂岩特征标志,认为大别地区的板块缝合线为信阳-舒城断裂,苏鲁地区的为郯庐-鸭绿江断裂,且苏鲁造山带向北延入东北的吉林—黑龙江东部地区,而华北与扬子板块之间构造缝合线的东延部分则为郯庐-鸭绿江-图们江-延吉断裂。在此基础上,提出了亚洲东部三叠纪以来连续的俯冲-加积模型:(1)三叠纪扬子板块在华北板块向南突出部位(大别—苏鲁一带)发生点碰撞形成超高压变质岩,之后扬子板块由点碰撞逐渐向两侧旋转拼贴形成加积杂岩;(2 )侏罗纪—新生代在三叠纪碰撞基础上,太平洋板块向欧亚大陆连续俯冲和加积。

川藏交通廊道沿线板块缝合带地质灾害效应

板块缝合带作为特殊类型的“断层”,其地质灾害效应是工程地质与灾害地质研究的重要内容,对工程建设具有重大现实意义.受特提斯洋复杂而漫长的构造演化制约,川藏交通廊道穿越了7条板块缝合带,但对其地质灾害效应的研究却鲜有涉及.为此,在搜集整理已有研究成果的基础上,结合野外地质调查和室内研究,简要分析了川藏交通廊道沿线板块缝合带的地质灾害效应,并探讨其内在机理.结果表明:板块缝合带地质灾害效应主要表现在塑造地貌、创造地形条件,劣化岩体、提供物质来源,控制地质灾害的分布和诱发地质灾害(链)等4方面.构造混杂岩因其复杂的地质演化过程和特殊的岩石类型与组合特征,使其天然具有易灾性,而板块缝合带就位过程中的构造运动是地质灾害效应的内生动力.板块缝合带的地质灾害效是贯穿于川藏交通廊道沿线板块缝合带构造演化过程中的内、外动力地质作用耦合的外在表现形式.板块缝合带地质灾害效应研究目前处于起步阶段,建议在加强基础地质与灾害地质精细化调查的基础上深化其认识;川藏交通建设工程应加强板块缝合带工程效应研究,加大地质灾害监测预警系统研发,以确保其安全施工与后期平稳运行.

雅鲁藏布江缝合带内韧性剪切带的地质特征及其意义

阐述了雅鲁藏布江缝合带内发现的巨型韧性剪切带的规模、构造分带性及其地质特征,指出了膝折构造带与低温高压变质带以及韧性剪切带的成因关系,阐明了缝合带内韧性剪切带在板块俯冲时的空间位置及其构造地质意义。

东天山准噶尔-哈萨克斯坦板块与塔里木板块缝合线的再厘定及其意义

文中以板块构造理论为指导思想,以大量地质、物探、化探、遥感资料为依据,在全面分析前人对东天山造山带板块缝合线的认识基础上,重新厘定研究区准噶尔—哈萨克斯坦板块与塔里木板块缝合带的位置。经研究确定:东天山造山带康古尔塔格和阿齐克库都克两条断裂之间所夹持的区域,为准噶尔—哈萨克斯坦板块和塔里木板块陆-陆碰撞的缝合带,即康古尔塔格—阿齐克库都克碰撞缝合带。该碰撞缝合带既有板块边界划分意义,又有实体物质组成和特定结构、构造及其演化历史的独立构造单元,也是东天山地区重要的多金属成矿带,故该带对东天山造山带Cu、Ni、Au、Ag等多金属矿产的形成和空间分布起着重要的控制作用。

准噶尔盆地周缘蛇绿岩带的综合对比研究

基于准噶尔地区古生代洋、陆格局具有很大争议,本文对准噶尔盆地周缘蛇绿岩和蛇绿混杂岩进行了综合对比分析,认为准噶尔北部的塔尔巴哈台-洪古勒楞-扎河坝-阿尔曼太蛇绿岩带主要形成于早古生代(503～470 Ma),可延至晚古生代,该蛇绿岩带所代表的洋盆至少关闭于早石炭世之前,可能是西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块间的缝合带。准噶尔南部的达拉布特-克拉麦里蛇绿岩带形成于晚古生代(391～329 Ma),具弧后扩张洋盆性质,该蛇绿岩带所代表的洋盆闭合于早石碳世晚期,不具板块缝合带性质。

东天山板块缝合区(带)的构造演化与多金属矿床成矿的关系

研究表明位于康古尔断裂和阿齐克库都克断裂之间的东天山板块缝合(区)带经历了4个阶段的演化过程,即泥盆纪吐哈古大洋形成、早石炭世俯冲造山、晚石炭世碰撞造山以及二叠纪造山期后缝合带的进一步变形.自北而南划分为4个构造带,共同组成了一个向下收敛的楔状缝合区(带).东天山的矿产严格受构造控制,相应地从北向南分布有前缘推覆带斑岩型铜矿床→蛇绿混杂岩带铜(镍)硫化物矿床和韧性剪切带型金矿床→叠瓦岩片带矽卡岩型铜多金属矿床→热液型金矿床.这些类型的矿床集结成东天山地区4条大的成矿带:康古尔断裂以北铜矿带,金、铜镍硫化物矿床成矿带(北带),阿齐山-雅满苏铁(铜)、银多金属成矿带(南带)和中天山地块铁、铅锌、银成矿带.

西藏尼玛县塔色普勒地区去申拉组火山岩的发现及其地质意义

对塔色普勒地区新发现的去申拉组火山岩进行了系统的地球化学和年龄研究。根据主量元素特征,将区内火山岩划分为富镁安山岩、英安岩和高分异流纹岩3种类型。富镁安山岩具有较高的MgO含量和Mg#值,是俯冲板片熔体与地幔楔相互作用的产物;英安岩与高分异流纹岩具有同源岩浆的特征,富集大离子亲石元素Rb、Th、U、K、Pb,亏损Nb、Ta、Ti、Sr等元素,并具有较高的Rb/Sr值,可能是地壳部分熔融经历了不同分异作用形成的。对流纹岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得103Ma±1Ma和107Ma±1Ma的年龄值,显示区内去申拉组火山岩形成于早白垩世晚期。研究认为,区内去申拉组火山岩形成的地球动力学背景是早白垩世晚期班公湖-怒江洋壳向南俯冲过程中发生的板片断离,塔色普勒地区班公湖-怒江洋的陆-陆碰撞时间在107Ma左右。